Chimica del laghetto
Il numero che leggi sul test dell'ammoniaca non è la sostanza che fa danno. È la somma di due specie in equilibrio fra loro, e a decidere quale delle due prevale sono il pH e la temperatura dell'acqua in quel momento. Chi tiene koi in Italia lavora quasi sempre su acque calcaree, quindi su pH alti e ben sostenuti: è esattamente la condizione in cui quella distinzione pesa di più.
In breve
Il ciclo dell'azoto lo conosci: le koi e la decomposizione producono azoto ammoniacale, i batteri nitrificanti lo ossidano a nitriti e poi a nitrati, i nitrati si accumulano e li togli con i cambi d'acqua. Quello che nella pratica fa la differenza non è la sequenza, sono le due velocità diverse dei due stadi.
Il primo stadio (ammonio → nitriti) è affidato a batteri ossidanti dell'ammonio; il secondo (nitriti → nitrati) a batteri ossidanti del nitrito, oggi identificati soprattutto nel genere Nitrospira più che nel Nitrobacter dei manuali vecchi. Sono popolazioni distinte, con tempi di raddoppio diversi, sensibilità diverse ai farmaci e soprattutto una diversa capacità di riprendersi dopo uno stress. In un filtro ripartito da zero il primo stadio si riorganizza prima. Il risultato pratico, ogni volta, è lo stesso: l'ammoniaca torna a zero mentre i nitriti sono ancora alti, e chi guarda solo il test dell'ammoniaca conclude che è tutto risolto.
Seconda asimmetria, altrettanto pratica: i batteri nitrificanti sono lenti a freddo. Sotto i 10 °C la nitrificazione procede a una frazione della velocità estiva, e sotto i 6-7 °C è quasi ferma. Nel nord Italia questo coincide con koi che non mangiano e produzione di azoto quasi nulla, quindi il conto torna. Nel centro-sud, dove il laghetto sverna a 9-12 °C e le koi non entrano mai in vera quiescenza, il conto non torna affatto: le koi continuano a produrre e il filtro biologico lavora al rallentatore. È una delle differenze italiane che le guide del nord Europa non contengono.
In acqua l'azoto ammoniacale esiste in due forme in equilibrio: ammonio (NH4+), carico, che la branchia non attraversa facilmente, e ammoniaca libera (NH3), neutra e liposolubile, che attraversa l'epitelio branchiale senza difficoltà. La tossicità è quasi tutta della seconda. Praticamente tutti i kit in commercio in Italia — test a gocce o strisce reattive — restituiscono la somma, cioè l'azoto ammoniacale totale.
La quota di NH3 sale con il pH (la reazione di deprotonazione è governata dal pH) e sale con la temperatura. Ecco la ripartizione, calcolata sull'equilibrio ammonio/ammoniaca in acqua dolce:
| pH | NH3 a 10 °C | NH3 a 20 °C | NH3 a 30 °C |
|---|---|---|---|
| 7,0 | 0,18 % | 0,39 % | 0,80 % |
| 7,5 | 0,58 % | 1,24 % | 2,5 % |
| 8,0 | 1,8 % | 3,8 % | 7,4 % |
| 8,5 | 5,6 % | 11,1 % | 20,3 % |
| 9,0 | 15,7 % | 28,4 % | 44,5 % |
Applichiamola. Il kit segna 1,0 mg/l di azoto ammoniacale totale, valore che molti liquidano come "traccia":
| Condizione | NH3 libera | Rispetto a 0,05 mg/l |
|---|---|---|
| pH 7,0 — 20 °C | 0,004 mg/l | un decimo della soglia |
| pH 8,0 — 20 °C | 0,038 mg/l | al limite |
| pH 8,5 — 20 °C | 0,111 mg/l | più del doppio |
| pH 8,5 — 30 °C | 0,203 mg/l | quattro volte |
Un laghetto padano in agosto, con acqua di rete calcarea, pH pomeridiano a 8,5 per effetto della fotosintesi e acqua a 30 °C, sta nell'ultima riga. Lo stesso laghetto, stesso identico valore letto alle sei del mattino con il pH sceso a 7,9, sta poco sopra la seconda. Non è cambiata la quantità di azoto: è cambiata l'ora. Per questo un dato di ammoniaca senza pH e temperatura contemporanei non è un dato, e per questo l'escursione giornaliera del pH è un tema di ammoniaca oltre che di pH.
Precisazione che fa perdere confronti fra misure diverse: alcuni kit esprimono il risultato come NH4+, altri come azoto (N), altri ancora come NH3. Non sono lo stesso numero. Per convertire, mg/l di NH4+ diviso circa 1,29 dà mg/l di azoto; mg/l di NH3 diviso circa 1,22 dà mg/l di azoto. Prima di allarmarti — o di rassicurarti — guarda cosa c'è stampato sulla scala colorimetrica. La soglia di 0,05 mg/l di cui si parla comunemente è riferita a NH3.
I nitriti (NO2-) non danneggiano la branchia per via chimica come fa l'ammoniaca. Entrano attivamente, perché il trasportatore branchiale del cloruro non li distingue bene dal cloruro stesso, e una volta in circolo ossidano il ferro dell'emoglobina trasformandola in metaemoglobina, che l'ossigeno non lo trasporta. Il sangue vira al bruno cioccolato — da qui il nome inglese brown blood disease, che in Italia si sente citare ma non ha un equivalente diffuso.
La conseguenza clinica è quella che disorienta: le koi boccheggiano in superficie, stanno vicino alla cascata o alla pompa, e l'ossigeno disciolto misurato è perfettamente normale. L'acqua ha ossigeno; il pesce non riesce a trasportarlo. Aerare di più aiuta un po', ma non risolve: il problema non è nell'acqua, è nel sangue.
Poiché nitrito e cloruro competono per lo stesso trasportatore, alzare il cloruro riduce l'assorbimento di nitrito. Il rapporto ponderale citato per convenzione è di circa 6 parti di cloruro per 1 di nitrito. In pratica, sale non iodato (sale grosso non iodato) a 0,3 g/l porta circa 180 mg/l di cloruro: sufficiente a proteggere da valori di nitrito ben superiori a quelli che vedrai mai in un laghetto gestito. Non serve arrivare a 3-5 g/l, che in emergenza da nitriti è un eccesso.
Il sale non evapora. Quello che dosi a giugno è ancora lì a settembre, e in un'estate meridionale l'evaporazione lo concentra ulteriormente mentre i rabbocchi con acqua di rete alzano ancora conducibilità e durezza. Solo un cambio d'acqua lo toglie. Se doserai sale, dosalo contro una conducibilità misurata e non a memoria: vedi la pagina sul sale.
È l'evento più prevedibile della stagione e continua a cogliere impreparati. La sequenza:
Il risciacquo dei materiali con acqua di rete merita una riga a parte in Italia: molti acquedotti italiani usano cloramine, che non evaporano e non se ne vanno lasciando riposare l'acqua in un secchio. Sciacquare le spugne sotto il rubinetto significa disinfettarle. Usa sempre acqua prelevata dal laghetto, e se proprio devi usare acqua di rete trattala prima con un biocondizionatore.
Dopo qualunque intervento sul filtro biologico, la regola operativa è semplice: riduci o sospendi il cibo per una settimana, tieni pronto il test dei nitriti e misura ogni giorno dal secondo al sesto. Se hai un monitoraggio in continuo del laghetto, questo è il momento dell'anno in cui serve davvero: il picco si sviluppa e rientra nell'arco di giorni, e una misura settimanale può passarci attraverso senza vederlo.
La nitrificazione è un processo acidificante e il conto è preciso: ossidare 1 mg/l di azoto ammoniacale consuma circa 7 mg/l di alcalinità espressa come CaCO3, cioè circa 0,4 °dKH. Il dettaglio che quasi nessuno riporta, e che cambia il modo di ragionare, è che tutto questo consumo avviene nel primo stadio, ammonio → nitriti. Il passaggio nitriti → nitrati non consuma alcalinità.
Da qui una conseguenza controintuitiva: un laghetto ben popolato, ben filtrato e ben alimentato brucia la propria riserva alcalina più in fretta di uno trascurato. Il filtro che funziona bene è il principale consumatore di durezza carbonatica (KH) del sistema.
Un ordine di grandezza concreto. Laghetto da 10.000 litri, popolazione seria in piena stagione, produzione di 0,5 mg/l al giorno di azoto ammoniacale: sono 0,2 °dKH al giorno, cioè circa 1,4 °dKH alla settimana. Partendo da 8 °dKH e senza reintegro, in meno di tre settimane sei sotto 5, dove il pH diventa instabile. Con carichi più alti — e le densità che si vedono nelle collezioni serie italiane sono più alte di così — il consumo è maggiore.
La trappola delle unità italiane. Il tuo kit Sera o JBL legge in °dKH, mentre l'analisi dell'acquedotto che consulterai per l'acqua di rubinetto è quasi sempre in gradi francesi (°f), dove 1 °f = 10 mg/l di CaCO3. Chi legge "durezza 28 °f" e conclude di avere 28 °dKH sbaglia di quasi un fattore due, e nella direzione sbagliata per la sicurezza. La conversione da tenere a mente: 1 °dKH = circa 17,9 mg/l di CaCO3 = circa 1,79 °f; quindi °dKH = °f diviso 1,79. E ricorda che la voce "durezza" del referto è comunque durezza totale, cioè GH, non KH.
Nota di coerenza, perché i due numeri si chiamano entrambi "durezza": il KH tampona il pH, il GH no; il GH riguarda calcio e magnesio, cioè la fisiologia osmotica del pesce, non la stabilità del pH. Due numeri, due mestieri. Il GH non viene misurato né riportato dal sistema H2Koi.
Questa merita attenzione perché è il meccanismo che uccide dopo un intervento fatto con le migliori intenzioni.
Immagina un laghetto la cui riserva alcalina si è consumata durante la stagione. Il pH scivola verso 6,8-7,0. Il filtro biologico, a quel pH, lavora peggio e l'azoto ammoniacale totale sale a 2 mg/l. Il proprietario misura l'ammoniaca, vede 2 mg/l, si preoccupa — ma le koi stanno relativamente bene, perché a pH 6,9 e 20 °C la frazione libera è circa lo 0,35 %, cioè 0,007 mg/l di NH3. Innocua.
A questo punto interviene: aggiunge bicarbonato di sodio per rialzare il KH, oppure fa un cambio d'acqua consistente con acqua di rete calcarea a pH 7,8. Il pH sale a 8,0-8,3 nel giro di poche ore. Con 2 mg/l ancora presenti, a pH 8,3 e 20 °C la frazione libera diventa circa il 7 %: 0,14 mg/l di NH3, venti volte il valore di partenza e quasi tre volte la soglia. Le koi che stavano bene la sera prima al mattino sono a bordo vasca.
La regola che ne deriva: prima di rialzare il pH o il KH, misura l'azoto ammoniacale. Se è misurabile, riduci prima il carico azotato — sospensione del cibo, cambi parziali ripetuti, aerazione — e rialza il KH lentamente, non più di 1-2 °dKH al giorno, tenendo il test dell'ammoniaca sotto controllo mentre lo fai. È lo stesso motivo per cui la sequenza corretta dopo un crollo del pH non è "rimetti subito tutto a posto".
Sono convenzioni di conduzione diffuse fra allevatori di koi, non prescrizioni: verificale sulle tue misure e sul tuo laghetto.
| Parametro | Obiettivo | Soglia di intervento | Nota |
|---|---|---|---|
| Ammoniaca libera NH3 | 0 | 0,05 mg/l | Dipende da pH e temperatura: il totale da solo non basta |
| Azoto ammoniacale totale | 0 | qualsiasi valore misurabile è un segnale | Da leggere sempre insieme a pH e °C |
| Nitriti NO2- | 0 | ~0,2 mg/l: intervieni subito | Tossicità acuta, indipendente dall'ossigeno disciolto |
| Nitrati NO3- | < 25-50 mg/l | rispetto all'acqua di rete, non in assoluto | Molte acque padane ne portano già 20-40 mg/l |
| KH | 6-10 °dKH | sotto 5 instabile, sotto 3 critico | Consumato dal primo stadio della nitrificazione |
Sull'ultima riga dei nitrati vale una precisazione italiana: in vaste zone della Pianura Padana e in aree agricole del centro l'acqua di rete arriva già con nitrati fra 20 e 40 mg/l, entro il limite di legge di 50 mg/l ma tutt'altro che a zero. Un cambio d'acqua abbassa i nitrati solo fino al valore dell'acqua in ingresso: se vuoi sapere quanto ti serve davvero cambiare, parti dal referto dell'acquedotto e non da una regola generica.
Febbraio-marzo. Acqua ancora a 5-8 °C, nebbia, poca luce. Le prime giornate di sole scaldano lo strato superficiale e ingannano: chi riprende a nutrire troppo presto immette azoto in un filtro biologico che è ancora fermo. È il classico errore di falsa primavera, e si paga in aprile.
Aprile-maggio. Il filtro si sta ristabilendo, la maturazione non è ancora completa, la produzione di azoto cresce più in fretta della capacità di ossidarlo. È il periodo di massimo consumo stagionale di KH e insieme la finestra parassitaria di primavera. Le due cose insieme rendono aprile il mese in cui una verifica del KH e dei nitriti conta più che in qualunque altro momento — e in cui quasi nessuno la fa.
Giugno-agosto. Caldo e umido, con l'afa che di notte non molla. L'assunzione importata dal nord Europa che le notti raffreddino il laghetto qui è falsa: l'acqua resta alta anche di notte, la frazione di NH3 resta alta con lei e il minimo di ossigeno prima dell'alba è un problema padano quanto meridionale.
Settembre-ottobre. Temporali autunnali e bombe d'acqua. Una grossa quantità di acqua piovana fredda e sostanzialmente priva di potere tampone in un'ora diluisce il KH proprio mentre il filtro porta il carico di un'estate intera e cominciano a cadere le foglie. Se il KH era già consumato, questa è la finestra in cui il pH scende e non risale.
Novembre-gennaio. Freddo stabile, alimentazione sospesa, rete antifoglie. Il ghiaccio di superficie è possibile ma di solito sottile e di breve durata: la calotta spessa e prolungata su cui è costruita gran parte della letteratura tedesca e olandese, in pianura padana non c'è. È uno scenario da laghetti alpini e prealpini d'alta quota, e va trattato come nota, non come regola.
L'inverno mite non è l'inverno facile. Con l'acqua che resta fra 8 e 12 °C le koi non entrano mai in vera quiescenza: il metabolismo continua, la produzione di azoto ammoniacale continua, il filtro biologico lavora a velocità ridotta e la competenza immunitaria a quelle temperature è scarsa. Un inverno a metà porta più rischio di un inverno vero. La ricetta settentrionale — smetti di nutrire, copri, aspetta — al sud non si applica tale e quale: serve alimentazione minima e digeribile nelle giornate più tiepide, con controllo dell'azoto molto più frequente di quanto un manuale del nord suggerirebbe.
D'estate, acqua sopra i 28 °C per settimane ed evaporazione che tira: mentre la frazione di NH3 sale con la temperatura, la saturazione di ossigeno scende e la nitrificazione stessa, che è un processo che consuma ossigeno, viene limitata. E le restrizioni idriche estive rendono "fai un bel cambio d'acqua" una risposta meno disponibile di quanto immagini chi scrive da climi piovosi.
Ferragosto. Vale la pena dirlo senza giri di parole: il Paese chiude, il proprietario è via due o tre settimane, il laghetto resta a un vicino o a un timer, e succede nel tratto d'anno più caldo e meno indulgente. Un picco di nitriti dopo l'ultima pulizia del filtro fatta di fretta prima di partire, in agosto, senza nessuno che guardi i numeri, è uno scenario che non serve drammatizzare per capire.
Sui test a gocce non c'è molto da aggiungere: sono lo strumento di casa più diffuso, e chi li usa deve tenere d'occhio la data di scadenza dei reagenti, che nei kit dei nitriti e dell'ammoniaca conta davvero. Le strisce reattive vanno bene per un colpo d'occhio quotidiano, molto meno per i valori bassi di nitrito che sono esattamente quelli su cui vuoi decidere. Un fotometro toglie l'interpretazione del colore, che nel confronto fra due gradazioni di viola non è una raffinatezza da poco.
Il limite di tutto questo non è l'accuratezza: è la frequenza. Un picco di nitriti nasce e rientra in cinque giorni, la frazione di NH3 varia di ora in ora seguendo il pH, il minimo di ossigeno arriva prima dell'alba quando nessuno è in giardino. Chi misura la domenica mattina campiona il laghetto in un solo punto della giornata, sempre lo stesso, e per costruzione non vede quello che succede alle sei del mattino di martedì.
È qui che si inserisce il monitoraggio in continuo dell'acqua del laghetto. La sonda multiparametrica H2Koi misura direttamente temperatura, pH, ossigeno disciolto in mg/l e in % di saturazione, conducibilità, torbidità, ammonio (NH4) e nitrati (NO3), con il potenziale redox (ORP) come canale opzionale. Da queste misure ricava dei valori derivati (calcolati): ammoniaca libera NH3, nitriti, KH, salinità e TDS — con l'avvertenza che il KH è calcolato, non titolato, e che il GH non viene riportato. Poiché pH e temperatura sono misurati nello stesso istante dell'ammonio, la NH3 viene ricalcolata di continuo invece di essere stimata a posteriori: è precisamente il calcolo che, fatto a mano una volta a settimana, non dice granché.
Una spazzola autopulente tiene libere le ottiche dallo sporcamento, che in un laghetto in estate è il primo nemico della misura. La sonda è un allarme precoce continuo, con l'accuratezza scientifica di sensori di livello industriale. La parte del servizio che conta davvero, però, è che i dati li guarda una persona: se i nitriti cominciano a salire il terzo giorno dopo che hai pulito il filtro, la telefonata arriva prima che tu te ne accorga dalla finestra.
H2Koi è un sistema di monitoraggio in continuo con preavviso per laghetti koi di valore, con persone che guardano i dati e chiamano il proprietario prima che il problema diventi visibile. Realizziamo anche impianti di cambio d'acqua automatizzato su misura.
Per capire come si mettono insieme le misure: come si testa l'acqua del laghetto e quali valori tenere sotto controllo. Se il tuo filtro è nuovo o è appena ripartito, parti da avvio del laghetto e maturazione del filtro.
Dipende dal pH e dalla temperatura, e senza quei due numeri la domanda non ha risposta. A pH 7,0 e 18 °C, 0,5 mg/l di azoto ammoniacale totale corrispondono a circa 0,0015 mg/l di ammoniaca libera: trascurabile. Gli stessi 0,5 mg/l a pH 8,5 e 28 °C valgono circa 0,09 mg/l di NH3, quasi il doppio della soglia convenzionale di 0,05 mg/l. In un'acqua italiana calcarea, con pH pomeridiano spinto in alto dalla fotosintesi, sei più spesso nel secondo caso che nel primo. Misura il pH nel momento peggiore della giornata, cioè nel primo pomeriggio d'estate, non al mattino.
Perché i due stadi della nitrificazione sono affidati a popolazioni batteriche diverse, con velocità di ricrescita diverse. Il primo stadio, che converte l'ammonio in nitriti, si ristabilisce prima; il secondo, che converte i nitriti in nitrati, arriva con qualche giorno di ritardo. Nel frattempo i nitriti prodotti dal primo stadio si accumulano. È il classico picco di nitriti a 2-5 giorni dalla pulizia del filtro, rientra tipicamente entro una decina di giorni, e nel frattempo si gestisce sospendendo il cibo, aerando e portando il cloruro a livello utile con sale non iodato. La regola preventiva è non pulire mai tutti i materiali filtranti nello stesso intervento e non sciacquarli mai con acqua di rubinetto non trattata.
Tecnicamente funziona, ma è un pessimo affare. Abbassare il pH significa consumare la durezza carbonatica, cioè la riserva alcalina che impedisce al pH di muoversi da solo. Ti ritrovi con un laghetto a bassa capacità tampone, esposto a un'escursione giornaliera ampia e a un crollo del pH alla prima pioggia intensa d'autunno o al primo carico organico importante. E se il pH poi risale — per un cambio d'acqua con la solita acqua calcarea, o perché aggiungi bicarbonato — l'ammoniaca che avevi "neutralizzato" torna tossica tutta insieme. La strada corretta è ridurre l'azoto: stop al cibo, cambi parziali ripetuti, aerazione, e nessun intervento sul filtro finché i valori non sono rientrati.
Sono due equivoci in uno. Primo, la conversione: 32 °f diviso 1,79 fanno circa 18 gradi tedeschi, non 32 — chi legge il numero francese come se fosse un grado tedesco si sopravvaluta di quasi il doppio, e nella direzione sbagliata per la sicurezza. Secondo, e più importante: la voce "durezza" del referto è durezza totale, cioè GH, che riguarda calcio e magnesio e non tampona nulla. Quello che ti serve sapere è il KH, che sul referto trovi eventualmente come alcalinità o come bicarbonati in mg/l; in quest'ultimo caso dividi i mg/l di HCO3- per circa 21,8 per ottenere i °dKH. In ogni caso, il KH dell'acqua in ingresso non è il KH del tuo laghetto: quello lo consuma il filtro biologico giorno per giorno, e va misurato nel laghetto.
Li ricava per calcolo. La sonda H2Koi misura direttamente temperatura, pH, ossigeno disciolto in mg/l e in percentuale di saturazione, conducibilità, torbidità, ammonio e nitrati, con il potenziale redox come canale opzionale; nitriti, ammoniaca libera, KH, salinità e TDS sono valori derivati. È una distinzione che vale la pena tenere chiara: il KH è calcolato, non titolato, e il GH non viene riportato affatto. Il valore del sistema sta nel fatto che campiona di continuo invece che una volta a settimana, con sensori di livello industriale, e che una persona guarda l'andamento e ti chiama quando comincia a muoversi.
È il punto in cui le guide del nord Europa non aiutano. Con l'acqua fra 8 e 12 °C le koi non entrano in vera quiescenza: continuano a produrre azoto ammoniacale, mentre i batteri nitrificanti lavorano a una frazione della velocità estiva e la competenza immunitaria del pesce a quelle temperature è comunque scarsa. In pratica il margine si assottiglia proprio quando smetti di controllare, perché mentalmente sei "in inverno". Alimentazione minima e molto digeribile solo nelle giornate più tiepide, e controllo dell'azoto ammoniacale e dei nitriti con frequenza ben maggiore di quanto un calendario settentrionale suggerirebbe: un inverno a metà è più insidioso di un inverno vero.
